一種高深寬比溝槽的填充方法
2023-10-04 15:21:04
一種高深寬比溝槽的填充方法
【專利摘要】一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：步驟一，採用HARP工藝澱積第一層薄膜，填充1/5～2/5溝槽；步驟二，採用熱退火工藝對第一層薄膜進行處理；步驟三，採用HDP?CVD工藝澱積第二層薄膜，填充溝槽的剩餘4/5～3/5；所述溝槽深寬比為4～15，深度為3～20um；所述第一層薄膜和第二層薄膜均為二氧化矽薄膜。本發明一種高深寬比溝槽的填充方法，可以達到既保證填充完整又避免薄膜開裂的效果。
【專利說明】一種高深寬比溝槽的填充方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體集成電路製造工藝方法，特別是涉及一種高深寬比溝槽的填充方法。
【背景技術】
[0002]在半導體集成電路製造工藝中，現有器件的隔離技術大量採用淺溝槽絕緣技術(STI shallow trench isolation),現有STI工藝是在娃片即晶圓上先形成一淺溝槽,然後再在所述淺溝槽中填入絕緣介質層如二氧化矽形成的，最後通過化學機械研磨工藝對所述絕緣介質層進行研磨使所述淺溝槽上的絕緣介質層平坦化。現有STI中的淺溝槽填充所述絕緣介質層是米用 HDP CVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition,高密度等離子體化學氣相澱積）工藝澱積形成，隨著半導體器件的特徵尺寸的不斷減少，使得溝槽深寬比越來越大，會有填充空洞和薄膜應力過大造成開裂等問題。現有技術通過優化HDPCVD的工藝參數，或者採用多步澱積的方法來解決，但是其調整與改進的範圍依舊不大。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種高深寬比溝槽的填充方法，以達到既可以保證高深寬比溝槽填充完整又可以避免薄膜開裂的結果。（深寬比是指溝槽的深度和寬度之比。大於或等於3的深寬比一般被認為是高深寬比。）
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：
[0005]步驟一，採用HARP工藝澱積第一層薄膜，填充1/5?2/5溝槽；
[0006]步驟二，採用熱退火工藝對第一層薄膜進行處理；
[0007]步驟三，採用HDP CVD工藝澱積第二層薄膜，填充剩餘溝槽的剩餘4/5?3/5。
[0008]優選的，溝槽的深寬比為4?15，深度為3?20um。
[0009]優選的，第一層薄膜和第二層薄膜均為二氧化矽薄膜。
[0010]優選的，HARP工藝澱積第一層薄膜的操作條件為：溫度範圍為400?700°C，反應腔壓力範圍為I?IOTorr，氮氣或惰性氣體的流量範圍為100?lOOOsccm，射頻功率範圍為 100 ?2000W。
[0011]優選的，熱退火工藝的操作條件為：溫度範圍為600?1100°C，反應腔壓力範圍為I ?IOTorr0
[0012]優選的，HDP CVD工藝澱積第二層薄膜的操作條件為：溫度範圍為500?700°C，反應腔壓力範圍為I?IOTorr，氮氣或惰性氣體的流量範圍為100?lOOOsccm，射頻功率範圍為500?3000W。
[0013]本發明一種高深寬比溝槽的填充方法能夠實現對高深寬比溝槽的良好填充。
【專利附圖】
【附圖說明】[0014]圖I為本發明一種填充高深寬比溝槽的方法實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0016]圖I為本發明一種填充高深寬比溝槽的方法實施例的流程圖，如圖I所示，一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟：
[0017]步驟一,採用HARP (High Aspect Ratio Process,高深寬比工藝）工藝澱積第一層薄膜，填充1/5或2/5溝槽。第一層薄膜可以填充溝槽1/5到2/5之間的任意值的，例如在其他實施例中，第一層薄膜填充3/10溝槽。
[0018]第一層薄膜為二氧化矽薄膜。
[0019]溝槽的深寬比為4或15。溝槽的深寬比可以為4到15之間的任意值，例如在其他實施例中，溝槽深寬比為10。
[0020]溝槽的深度為3um或20um。溝槽的深度可以為3um到20um之間的任意值，例如在其他實施例中，溝槽的深度為16um。
[0021]採用HARP澱積工藝澱積第一層薄膜，可實現深溝槽底部的無縫填充。
[0022]HARP工藝澱積第一層薄膜的操作條件為：
[0023]溫度為400°C或700°C。溫度可以為400°C到700°C之間的任意值，例如在其他實施例，溫度為500°C。
[0024]反應腔壓力為ITorr (託)或lOTorr。反應腔壓力可以為ITorr到IOTorr之間的任意值，例如在其他實施例中反應腔壓力為5Torr。
[0025]氮氣或惰性氣體的流量為IOOsccm (standard-state cubic centimeter perminute,標況毫升每分）或lOOOsccm。氮氣或惰性氣體的流量為可以IOOsccm到IOOOsccm之間的任意值，例如在其他實施例中，氮氣或惰性氣體的流量為500sccm。
[0026]射頻功率為100W或2000W。射頻功率可以100W到2000W之間的任意值，例如在其他實施例中，射頻功率為1000W。
[0027]步驟二，採用熱退火工藝對第一層薄膜進行處理，釋放薄膜應力。
[0028]熱退火工藝的操作條件為：
[0029]溫度為600°C或1100°C。溫度可以為600°C到1100°C之間的任意值，例如在其他實施例中，溫度為800°C。
[0030]反應腔壓力為ITorr或lOTorr。反應腔的壓力可以為ITorr到IOTorr之間的任意值，例如在其他實施例中，反應腔的壓力為5Torr。
[0031]步驟三，採用HDP CVD工藝澱積第二層薄膜，填充溝槽的剩餘部分，即步驟一填充1/5溝槽時，相對應的填充溝槽的剩餘4/5，步驟一填充2/5溝槽時，相對應的填充溝槽的剩餘3/5。第二層薄膜可以填充溝槽的剩餘4/5到3/5之間的任意值，例如在其他實施例中，第二層薄膜填充溝槽的剩餘7/10。第二層薄膜為二氧化矽薄膜。從產能方面考慮，HDPCVD澱積比HARP要快。
[0032]HDP CVD工藝澱積第二層薄膜的操作條件為：
[0033]溫度為500°C或700°C。溫度可以為500°C到700°C之間的任意值，例如在其他實施例中，溫度為600°C。
[0034]反應腔壓力為ITorr或lOTorr。反應腔壓力可以為ITorr到IOTorr之間的任意值，例如在其他實施例中，反應腔壓力為6Torr。
[0035]氮氣或惰性氣體的流量為IOOsccm或lOOOsccm。氮氣或惰性氣體的流量可以為IOOsccm到IOOOsccm之間的任意值，例如在其他實施例中，氮氣或惰性氣體的流量為600sccm。
[0036]射頻功率為500W或3000W。射頻功率可以為500W到3000W之間的任意值，例如
在其他實施例中，射頻功率為2000W。
[0037]本發明填充高深寬比溝槽的方法，先用HARP實現填充，避免過早封口產生空洞，利用熱退火工藝使二氧化矽緻密化的同時釋放薄膜應力，最後利用HDP CVD填充，工藝難度大大減小。
[0038]採用本發明所述方法，可以達到既保證填充完整又避免薄膜開裂的效果。
[0039]以上所述實施步驟和方法僅僅表達了本發明的一種實施方式，描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。在不脫離本發明專利構思的前提下，所作的變形和改進應當都屬於本發明專利的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高深寬比溝槽的填充方法，包括如下步驟： 步驟一，採用HARP工藝澱積第一層薄膜，填充1/5?2/5溝槽； 步驟二，採用熱退火工藝對第一層薄膜進行處理； 步驟三，採用HDP CVD工藝澱積第二層薄膜，填充溝槽的剩餘4/5?3/5。
2.如權利要求I所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特徵在於，所述溝槽的深寬比為4?15,深度為3?20um。
3.如權利要求I所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特徵在於，所述第一層薄膜和所述第二層薄膜均為二氧化矽薄膜。
4.如權利要求I或2或3所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特徵在於，所述HARP工藝澱積第一層薄膜的操作條件為：溫度範圍在400?700°C，反應腔壓力範圍為I?.lOTorr，氮氣或惰性氣體的流量範圍為100?lOOOsccm，射頻功率範圍為100?2000W。
5.如權利要求I或2或3所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特徵在於，所述熱退火工藝的操作條件為：溫度範圍為600?1100°C，反應腔壓力範圍為I?IOTorr。
6.如權利要求I或2或3所述一種高深寬比溝槽的填充方法，其特徵在於，所述HDPCVD工藝澱積第二層薄膜的操作條件為：溫度範圍為500?700°C，反應腔壓力範圍為I?.lOTorr，氮氣或惰性氣體的流量範圍為100?lOOOsccm，射頻功率範圍為500?3000W。
【文檔編號】H01L21/762GK103489821SQ201310459702
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】洪齊元, 黃海 申請人:武漢新芯集成電路製造有限公司